“過程裝備安全技術(shù)”的教學(xué)研究與探索

孫　麗　蘇文獻(xiàn)　徐　波　胡卓煥　葉　立

（上海理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院　上海　200093）

0　引言

過程裝備所涵蓋的面很廣，幾乎涉及工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，諸如：石油、化工、能源、輕工、制藥、環(huán)保、生化以及食品等領(lǐng)域。近年來，隨著科技的發(fā)展，在過程裝備設(shè)計(jì)、制造方面不斷涌現(xiàn)出高技術(shù)含量的創(chuàng)新成果，大型化、多元化、自動化、高精密度的過程裝備被不斷投入生產(chǎn)，這大大提升了我國的生產(chǎn)力水平，提高了綜合國力，對保障國計(jì)民生具有重要的意義^［1］。進(jìn)入20世紀(jì)以來，隨著國家改革的進(jìn)一步深化，科技的進(jìn)一步提高，人們逐漸意識到高科技背后所隱藏的風(fēng)險(xiǎn)。裝備大型化必然增加安全隱患，科技進(jìn)步也必然涉及學(xué)科交叉，人才培養(yǎng)的滯后也必然會造成諸多安全隱患^［2］。這就要求在過程裝備與控制工程專業(yè)的課程設(shè)置中必須重視“過程裝備安全技術(shù)”這門專業(yè)選修課，注重學(xué)生的興趣培養(yǎng)，發(fā)展多學(xué)科交叉，以工程為主導(dǎo)，培養(yǎng)具有安全意識的創(chuàng)新型人才。目前，作為專業(yè)選修課，“過程裝備安全技術(shù)”并沒有引起足夠的重視，在其教改方面的研究較少，可借鑒的理論較少，因此對于該專業(yè)的教改工作勢在必行。本論文結(jié)合教學(xué)過程中的成功案例以及出現(xiàn)的一些問題，從學(xué)生、學(xué)科、工程三個(gè)方面入手，對過程裝備安全技術(shù)的教學(xué)改革進(jìn)行探討。

1　培養(yǎng)興趣，糾正認(rèn)識局限性

興趣是學(xué)習(xí)最大的動力。在“過程裝備安全技術(shù)”學(xué)習(xí)之初，學(xué)生的興趣很足，但有隔岸觀火的心態(tài)，絲毫沒有畏懼之心。隨著課程的深入，知識點(diǎn)越來越多，信息量越來越大，交叉學(xué)科的專業(yè)知識不斷涌現(xiàn)，學(xué)生開始感覺理解困難，逐漸失去學(xué)習(xí)興趣，機(jī)械地為應(yīng)付考試而學(xué)習(xí)，致使教學(xué)效果變差。同時(shí)，該課程講解的過程設(shè)備多應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，離日常生活較遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，附件較多，這不僅增加了學(xué)習(xí)難度，也導(dǎo)致學(xué)生有一種學(xué)而無用的錯(cuò)覺。因此，教學(xué)過程中需要將工業(yè)設(shè)備與日常用品聯(lián)系起來。例如，壓力容器類比高壓鍋，風(fēng)機(jī)類比電風(fēng)扇，氣瓶類比煤氣罐等。深入淺出，拉近過程裝備與學(xué)生的距離，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)不再乏味，專業(yè)知識變得更加容易理解，逐漸提升學(xué)習(xí)興趣。

改變傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)評價(jià)機(jī)制也是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。分?jǐn)?shù)不是衡量學(xué)生的唯一標(biāo)準(zhǔn)，也不是評價(jià)教師的準(zhǔn)繩。面對日新月異的科技發(fā)展，應(yīng)摒棄分?jǐn)?shù)對師生的束縛，改變填鴨式的教學(xué)模式，充分發(fā)展學(xué)生的個(gè)性，允許老師以開放性命題來考查學(xué)生對知識的掌握和理解程度。教師應(yīng)充分培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)的熱愛，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，明確學(xué)習(xí)的目的是保證設(shè)備安全運(yùn)行，保障生命財(cái)產(chǎn)安全，不是為了考試。教學(xué)內(nèi)容上要以科技發(fā)展為導(dǎo)向，將先進(jìn)科技成果引入課堂，始終保持教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性，讓學(xué)生有種引領(lǐng)科技的感覺，由此來提高學(xué)生用于創(chuàng)新的激情。

學(xué)生在學(xué)習(xí)“過程裝備安全技術(shù)”這門課之前，存在兩種對安全的認(rèn)識。一部分學(xué)生對過程裝備安全的認(rèn)識比較局限。他們認(rèn)為過程裝備等同于機(jī)械。機(jī)械壞了或者傷害到人身安全了就是安全事故。這說明了該部分同學(xué)的知識面比較窄，一葉遮目，并沒有真正意識到過程裝備的危險(xiǎn)性。對于這些同學(xué)，需要學(xué)科交叉，講解多領(lǐng)域的過程裝備，以及過程裝備所產(chǎn)生的安全問題，由此來強(qiáng)化安全意識。另一部分同學(xué)則對過程裝備很恐懼，認(rèn)為必須年年檢修，甚至月月檢修，以此來保證安全。這部分同學(xué)明顯忽略了對經(jīng)濟(jì)性的考慮。對于他們的培養(yǎng)，更需要從工程實(shí)際出發(fā)，了解設(shè)備的設(shè)計(jì)與運(yùn)行過程，兼顧安全性與經(jīng)濟(jì)性，避免杯弓蛇影。平和的心態(tài)更有利于他們在工作中避免事故的發(fā)生，保證設(shè)備、人身安全。針對學(xué)生的特點(diǎn)，調(diào)整授課內(nèi)容來強(qiáng)化學(xué)生的安全意識可以顯著提升授課效果。

2　學(xué)科交叉，拓寬知識面

過程裝備與控制工程專業(yè)屬于多學(xué)科交叉性應(yīng)用型專業(yè)，主要涉及動力、控制及能源。國家對其專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位在培養(yǎng)具有全面工程技術(shù)素養(yǎng)的應(yīng)用型復(fù)合人才，基本要求是培養(yǎng)可以保障過程裝備全壽命周期中單一環(huán)節(jié)安全的人才^［3，4］。過程裝備的整個(gè)壽命周期包括：設(shè)計(jì)、選型、制造、安裝、使用、檢修、檢驗(yàn)、更換、維護(hù)和報(bào)廢等，都不可避免地與裝備的安全性相聯(lián)系。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能造成嚴(yán)重的安全事故。然而，每個(gè)環(huán)節(jié)所設(shè)計(jì)的專業(yè)知識并不完全歸屬于單一學(xué)科，而是多學(xué)科的交叉。比如在設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，不僅要考慮到力學(xué)，還要結(jié)合到材料學(xué)，對材料性質(zhì)的認(rèn)識，材料經(jīng)濟(jì)性的考慮以及新材料的應(yīng)用都關(guān)乎過程裝備的安全性。同時(shí)，設(shè)計(jì)過程還會涉及化學(xué)、環(huán)境學(xué)、動力機(jī)械等領(lǐng)域的專業(yè)知識。再比如在失效分析過程中，不僅可以采用傳統(tǒng)的檢驗(yàn)手段來分析失效原因，也可以考慮結(jié)合材料學(xué)，采用先進(jìn)的材料分析手段來進(jìn)行分析。例如X射線衍射分析應(yīng)力變化，能譜分析成分變化，掃描電子顯微鏡更為直觀地觀察細(xì)小裂紋，甚至可以結(jié)合納米技術(shù)，采用量子點(diǎn)來觀測裂紋的萌生與發(fā)展。因此，在教授“過程裝備安全技術(shù)”這門課時(shí)，必須把先修的材料力學(xué)、流體力學(xué)、工程材料、大學(xué)化學(xué)、化工原理等基礎(chǔ)課程聯(lián)系起來。如師資條件允許，學(xué)生可提前選修材料學(xué)院、機(jī)械學(xué)院、醫(yī)療食品學(xué)院以及信息學(xué)院的一些專業(yè)課程來提高對過程裝備安全技術(shù)這門課程的理解能力。

交叉學(xué)科在自然科學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)出的生命力已得到充分肯定，許多科學(xué)前沿問題和多年懸而未決的問題在交叉學(xué)科的聯(lián)合攻關(guān)中都取得了可喜的進(jìn)展。只有將多學(xué)科的知識傳授給學(xué)生，才能拓寬學(xué)生視野，培養(yǎng)出技術(shù)全面的、適應(yīng)科技發(fā)展的創(chuàng)新型人才，才能保證過程裝備的安全運(yùn)行。

3　工程主導(dǎo)，提高動手能力

過程裝備與控制工程專業(yè)的教學(xué)主要是以理論教學(xué)為主，工程實(shí)踐較少。目前，一般的高等院校只開設(shè)了金工實(shí)習(xí)、認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)三個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的需求。學(xué)生對生產(chǎn)實(shí)踐認(rèn)識較淺薄，沒有工程意識，并且動手能力較差^［5］。基于上述情況，學(xué)生在學(xué)習(xí)“過程裝備安全技術(shù)”這門課時(shí)，經(jīng)常感覺千頭萬緒，概念模糊。雖然在教改中，加入了諸多的圖片、視頻介紹，但依然不能達(dá)到身臨其境的效果。增加實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，不僅可以切實(shí)提高學(xué)生的安全意識，更有利于學(xué)生對安全知識的學(xué)習(xí)與理解。因此，在“過程裝備安全技術(shù)”教改中迫切需要增加相關(guān)實(shí)踐課時(shí)來強(qiáng)化學(xué)生對專業(yè)知識的進(jìn)一步理解。教師在教學(xué)過程中也應(yīng)更加緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐，將實(shí)際工程問題與理論教學(xué)有機(jī)聯(lián)系起來，使理論教學(xué)更具現(xiàn)實(shí)性和創(chuàng)新性，提高學(xué)生的工程安全意識。

在培養(yǎng)學(xué)生工程意識的同時(shí)，也需要提高學(xué)生的動手能力。只有親自動手操作才能掌握基本操作要領(lǐng)，了解裝置原理，正確拆裝，也才能對安全裝置的安全性、穩(wěn)定性、缺陷及應(yīng)用場合等有一個(gè)更為深層次的認(rèn)識。培養(yǎng)學(xué)生的動手能力不僅可以加深對專業(yè)理論知識的理解，更有利于學(xué)生畢業(yè)后迅速轉(zhuǎn)變角色，成為一名熟練的工程技術(shù)人員。基于前期的教改工作，有效培養(yǎng)學(xué)生動手能力的手段可以歸納為兩種。一方面增加學(xué)生的實(shí)訓(xùn)機(jī)會。利用寒暑假帶領(lǐng)優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入工廠，進(jìn)行簡單的操作工作。這種方法在實(shí)施過程中面臨三大難題：聯(lián)系工廠，保證學(xué)生安全，實(shí)現(xiàn)全面普及。另外一種培養(yǎng)學(xué)生動手能力的方法是積極鼓勵(lì)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新活動。在教改過程中，這種方法顯現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢。目前，國家注重對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，創(chuàng)新活動數(shù)量多，資助力度大，覆蓋面廣。在創(chuàng)新活動中，學(xué)生不僅可以動手操作，還可以培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，充分發(fā)揮想象力，綜合運(yùn)用專業(yè)知識。大學(xué)生創(chuàng)新還可以激發(fā)學(xué)生的求知欲，主動學(xué)習(xí)和思考能力。在2013年的上海大學(xué)生創(chuàng)新活動中，本課題組帶領(lǐng)學(xué)生研制CO傳感器。學(xué)生不僅了解了工程中所用到的各種CO傳感器的結(jié)構(gòu)原理、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場合等專業(yè)知識，更主動查閱資料，開發(fā)性能更加理想的CO傳感器。基于大學(xué)生創(chuàng)新活動的平臺，學(xué)生不僅提高了動手能力，而且收獲了專業(yè)知識，深化了安全意識。可見，鼓勵(lì)大學(xué)生參加創(chuàng)新活動，是一種提高“過程裝備安全技術(shù)”教學(xué)質(zhì)量的行之有效的方法。

4　結(jié)語

科技在發(fā)展，社會在進(jìn)步，過程裝備與控制工程專業(yè)也需要不斷改革，強(qiáng)化學(xué)生對過程裝備安全技術(shù)的學(xué)習(xí)，深化安全意識。目前，各級教育機(jī)構(gòu)均非常重視對創(chuàng)新型、技術(shù)全面的工程型人才的培養(yǎng)，組織各種教改交流會，群策群力共同促進(jìn)過程裝備與控制工程專業(yè)改革。基于近幾年的教改工作，對專業(yè)改革的目標(biāo)明確，積累了一些教改經(jīng)驗(yàn)。由于過程裝備與控制工程專業(yè)所涉及的裝備多，領(lǐng)域廣，發(fā)展速度快，對人才培養(yǎng)的要求越來越高，也對教師自身素質(zhì)提出了很高的要求，不僅要精通本專業(yè)，還要廣泛涉獵材料、機(jī)械、信息、食品醫(yī)療等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。由此，培養(yǎng)出可以保障安全生產(chǎn)的、適應(yīng)科技發(fā)展需求的、不斷進(jìn)取的優(yōu)秀人才任重而道遠(yuǎn)，對于專業(yè)課程的改革勢在必行。

參考文獻(xiàn)

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